樹木枝の形態制御に及ぼす成長応力の役割

生长胁迫在控制树枝形态中的作用

基本信息

批准号：
06760156
负责人：
吉田正人
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06760156/
关键词：
樹木形態枝垂れ成長応力

项目摘要

ヤエベニシダレの当年枝にジベレリン酸(GA3)を投与しながら生育させると、その枝は枝垂れずに立ち性の枝となる。この現象は生理活性物質としてのGA3の働きが、枝に負の屈地性を発現させたことに他ならない。本研究はこの枝に生じた負屈地性をもたらす力学的作用に着目し、形態形成と物性発現の2観点から研究をおこなった。枝が枝垂れるというと、柳の枝に代表されるように、枝に自らを支える機械的強度が十分になく、主に自重による曲げモーメントによって枝垂れていると想像しがちであるが、ヤエベニシダレに関しては枝垂れた枝も木化は十分行われており、立ち性の枝ともヤング率に有為な差はないことから、枝垂れ性の枝でも成長が停止する時期においては機械的強度は十分であると結論づけた。組織解剖学的には処理枝にはゼラチン層を有する繊維が枝上側に広く分布しており、その肥大成長も著しいものであったので、これらがもたらす成長応力を測定したところ、処理枝のほうにより大きな枝を上向けようとする力が存在していたことが分かった。そこで細胞分化プロセスにおける両者の違いをしるため、成長期に試料採取を行い、形成層付近の組織観察をおこなったところ、偏心成長著しい処理枝の上側の形成層帯細胞数は約10個、そのほかでは6個であり、形成層活動の活発化による肥大成長量の増大が断面2次モーメントを大きくし、曲げに対する抵抗を大きくしていたと推察された。また、分化された細胞のリグニン沈着がほぼ完了するまでに枝垂れ性枝では細胞数で20個ほどかかっていたが、立ち性枝では10個と早くリグニン沈着が行われ、それによって早く剛性を得ていることも予想された。以上の研究結果から、ヤエベニシダレに生じた負屈地性は形成層活動の活発化によって、成長応力のもたらす上向きモーメントの増加と曲げに対する剛性の増大、さらに枝に早く機械的支持能を持たせ、自重によりたわむのを防ぐ、というプロセスによって説明できる。

当当年生的八重叶垂枝在赤霉酸（GA3）处理下生长时，它们会变成直立的枝条而不会垂枝。这种现象是由于GA3作为生理活性物质的作用，使枝条产生负向地性。在本研究中，我们重点研究了这些分支中产生负向地性的力学效应，并从形态发生和物理性质发展两个角度对其进行了研究。当我们想到树枝哭泣时，我们倾向于想象树枝没有足够的机械强度来支撑自己，就像柳树枝一样，它们主要是由于自身重量产生的弯矩而哭泣。完全木质化，杨氏模量与直立枝没有显着差异，因此即使是垂枝，在生长停止期间也具有足够的机械强度。从解剖学上看，带有明胶层的纤维广泛分布在处理过的树枝的上侧，并且它们的肥大性生长是显着的，当我们测量这些纤维引起的生长应力时，我们发现处理过的树枝上出现了明胶层。发现有一股力量试图迫使较大的树枝向上。因此，为了了解两者细胞分化过程的差异，我们在生长期采集样本，观察形成层附近的组织。处理后的枝条上侧形成层区细胞的数量，具有显着的差异。偏心生长的情况下，约为10。在其他情况下，有6个，推测由于形成层活动增加而导致肥厚生长量的增加，增加了截面二次矩，并增加了抗弯曲性。另外，垂枝需要约20个细胞才能在分化细胞中几乎完成木质素沉积，但木质素沉积发生得与直立枝中的10个细胞一样快，因此也可预期快速实现刚性。从以上研究结果来看，八重红科植物出现的负向性是由于形成层活动的激活，增加了生长应力带来的向上力矩，增加了抗弯曲的刚度，也使树枝能够快速获得机械支撑能力这可以通过防止由于自身重量而弯曲的过程来解释。